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1、MPLS基本原理,Page 1,本课程主要介绍MPLS协议原理以及标签的转发和分配，最后介绍LDP标签分发协议。,前 言,Page 2,学习指南,本课程全套资料包括培训胶片、配套原理教材、多媒体课件、试题、演练案例和教师教学指导书，合理有效利用上述资料您将会取得良好的学习效果。,Page 3,参考资料,VRP 3.30 操作手册、命令手册 故障信息收集排错指导书 。,Page 4,学习完此课程，您将会： 掌握 MPLS产生背景 掌握 MPLS基本概念和原理 掌握标签的转发和分配 掌握LDP协议原理,目 标,Page 5,内容介绍,第1章 MPLS简介 第2章 标签与标签栈 第3章 标签的转发和
2、分配 第4章 LDP的简介,Page 6,MPLS,MPLSMulti-Protocol Label Switching Multi-Protocol 支持多种三层协议，如IP、IPv6、IPX、SNA等 Label Switching 给报文打上标签，以标签交换取代IP转发,Page 7,起源：为了将IP与ATM结合,面向无连接的控制平面,面向无连接的转发平面,IP,面向连接的控制平面,面向连接的转发平面,ATM,面向无连接的控制平面,面向连接的转发平面,MPLS,Page 8,传统IP转发,每一跳分析IP头，效率低 QoS难于部署，而且效率低 所有路由器都要知道整个网络的所有路由,Page
3、 9,ATM的交换过程,面向连接，有N2 问题 靠链路层选路，基于VPI/VCI或标签 业务质量有保证，可保证实时业务,虚通路连接 (VCC),虚通道连接(VPC),VP 交换,VC 交换,VC 交换,NNI,NNI,VPI = 2 VCI = 44,VPI = 1 VCI = 1,VPI = 26 VCI = 44,VPI = 20 VCI = 30,UNI,UNI,Page 10,结合ATM与IP优点的技术,Layer 3 路由 - 可伸缩性和灵活性 Layer 2 交换 - 高可靠性和流量工程管理,+,X,R,=,X,Router ATM switch MPLS Router,MPLS多
4、协议标签交换,Page 11,MPLS基本概念,LSR：Label Switch Router LER：Label Edge Router LSP：Label Switch Path,Page 12,MPLS 基本工作过程,Page 13,MPLS的优点,以短的、固定长度的标签代替IP头作为转发依据，提高转发速度 IP与ATM更好地结合 提供增值业务，同时不损害效率： VPN 流量工程 QOS,Page 14,内容介绍,第1章 MPLS简介 第2章 标签与标签栈 第3章 标签的转发和分配 第4章 LDP的简介,Page 15,MPLS封装格式与标签,ATM和FR的MPLS封装有两种： shim
5、封装：与其他链路层类似 信元模式：直接利用VC（ATM是VPI/VCI，FR是DLCI）作为标签,Page 16,以太网报头/PPP报头,Lable,三层数据,以太网 /SONET /SDH分组,ATM报头,Lable,三层数据,帧模式 ATM分组,信元模式的 ATM分组,VPI/VCI,三层数据,Page 17,MPLS TTL处理,把整个MPLS域看做一跳,IP TTL - MPLS TTL255,MPLS TTL -,IP TTL -,入口LER,LSR,出口LER,把MPLS TTL计入IP TTL,IP TTL - MPLS TTLIP TTL,MPLS TTL -,MPLS TTL
6、 - IP TTLMPLS TTL,入口LER,LSR,出口LER,Page 18,标签栈,理论上，标签栈可以无限嵌套，从而提供无限的业务支持能力。这是MPLS技术最大的魅力所在。,Page 19,内容介绍,第1章 MPLS简介 第2章 标签与标签栈 第3章 标签的转发和分配 第4章 LDP的简介,Page 20,标签转发基本概念,FEC（Forwarding Equivalence Class）：将具有相同特性的报文导入到同一条LSP NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry）：描述标签操作 下一跳 标签操作类型：push/pop/swap/null 链路层
7、封装类型等 FTN（FEC to NHLFE）：将FEC映射到NHLFE ILM（Incoming Label Map）：将MPLS标签映射到NHLFE,Page 21,标签转发,传统路由协议和标签分发协 (LDP)一起，在各个LSR中为有业务需求的FEC建立路由表和标签映射表(FEC-Label映射),即成功建立LSP。 Ingress接收分组，判定分组所属的FEC，给分组加上Label,分析IP头 FEC绑定LSP FTN-NHLFE,ILM-NHLFE,ILM-NHLFE 分析IP头 映射到下一跳,ILM-NHLFE,标签操作：push,标签操作：swap,标签操作：swap,标签操作：
8、pop,Page 22,标签转发,在MPLS域中只依据标签和标签转发表通过转发单元进行转发,标签操作：pop,分析IP头 FEC绑定LSP FTN-NHLFE,ILM-NHLFE,ILM-NHLFE 分析IP头 映射到下一跳,ILM-NHLFE,标签操作：push,标签操作：swap,标签操作：swap,Page 23,标签转发,Egress将标签去掉，继续转发,分析IP头 FEC绑定LSP FTN-NHLFE,ILM-NHLFE,ILM-NHLFE 分析IP头 映射到下一跳,ILM-NHLFE,标签操作：push,标签操作：swap,标签操作：swap,标签操作：pop,Page 24,倒数
9、第二跳弹出(PHP),在最后一跳，最外层的标签已经没有意义，因此可以在倒数第二跳将标签弹出，减少最后一跳的负担。 如果只有一层标签，则最后一跳直接进行IP转发；否则，对内层标签做标签转发。,分析IP头 映射到下一跳,标签操作：pop,分析IP头 FEC绑定LSP FTN-NHLFE,ILM-NHLFE,ILM-NHLFE,标签操作：push,标签操作：swap,Page 25,LSP的建立,LSP驱动方式： 流驱动：收到的报文驱动LSP建立 拓扑驱动：拓扑信息（路由）驱动LSP建立 应用驱动：应用（如QoS）驱动LSP建立 信令协议，用于在LSR之间分配标签，建立LSP： LDP : Labe
10、l Distribution Protocol, CR-LDP : Constrained Route LDP， RSVP-TE： MP-BGP: PIM:,Page 26,标签分配和管理,标签分配模式 DoD :downstream-on-demand DU: downstream unsolicited 标签控制模式 有序 独立 标签保持方式 保守模式 自由模式,Page 27,标签分发模式：DoD,上游LSR向下游LSR发送标签请求消息（包含FEC的描述信息） 下游LSR为此FEC分配标签，并将绑定的标签通过标签映射消息反馈 给上游LSR,路由触发,分配到,171.68.10/24,的标
11、签为,20,分配到,171.68.1.0/24,的标签为,20,分配到,171.68.10/24,的标签为,18,分配到,171.68.1.0/24,的标签为,18,Page 28,标签分发模式：DU,下游LSR在LDP会话建立成功，主动向其上游LSR发布标签映射消息 上游路由器保存标签，存放到标签映射表中,Page 29,标签控制模式：有序,只有收到它的下游返回的标签映射消息后才向其上游发送标签映射消息,Page 30,标签控制模式：独立,不管有没有收到它的下游返回的标签映射消息都立即向其上游发送标签映射消息,Page 31,标签保持方式保守,保守方式（Conservative retent
12、ion mode） 只保留来自下一跳邻居的标签，丢弃所有非下一跳邻居发来的标签。 优点：节省内存和标签空间。 缺点：当IP路由收敛、下一跳改变时LSP收敛慢,Page 32,标签保持方式自由,自由方式（Liberal retention mode） 保留来自邻居的所有发送来的标签 优点：当IP路由收敛、下一跳改变时减少了lsp收敛时间 缺点：需要更多的内存和标签空间。,Page 33,常见搭配1：DoD + 有序 + 保守,比较容易控制标签的使用和LSP的建立 ATM/FR帧模式只能使用DoD方式,Page 34,常见搭配2：DU + 有序 + 自由,浪费标签资源 会建立一些无用的LSP 分支
13、处需要标签合并（merge） LSP的建立迅速、可靠,Page 35,标签转发表,标签转发表中的IN和OUT，是相对于标签转发而言，不是相对于标签分配的IN和OUT： 入标签是我分给别人的，出标签是别人分给我的 我分配的标签是给别人用的，我不会添加到报文中,Page 36,问题,对于一台设备的标签转发表来说： 所有的入标签( ) 对于相同的路由（下一跳也相同），出标签( ) 对于不同的路由（但下一跳相同），出标签( ) 对于不同的路由（下一跳也不同），出标签( ) 对于同一条路由，入标签和出标签( ) A 一定不同 B 一定相同 C 可能相同,Page 37,LSP环路检测,在MPLS域中建立
14、LSP也要防止路径循环。 防止LSP的路径循环有两种方式： 最大跳数方式 路径向量方式,Page 38,内容介绍,第1章 MPLS简介 第2章 标签与标签栈 第3章 标签的转发和分配 第4章 LDP的简介,Page 39,LDP的基本概念,LDP是一个动态的生成标签的协议,与动态路由协议（如OSPF）十分相像，都具备如下的几大要素： 报文（或者叫消息） 邻居的自动发现和维护机制 一套算法，用来根据搜集到的信息计算最终结果。 前者计算的结果是标签，后者是路由 主要功能： 发布LabelFEC映射 建立与维护标签交换路径 LDP使用TCP的传输服务,Page 40,LDP的消息类型,在LDP协议中
15、，存在4种LDP消息： 发现（Discovery）消息 用于通告和维护网络中LSR的存在。 会话（Session）消息 用于建立，维护和结束LDP对等实体之间的会话连接。 通告（Advertisement）消息 用于创建、改变和删除特定FEC-标签绑定。 通知（Notification）消息 用于提供消息通告和差错通知。,Page 41,邻居发现：通过互发hello报文(UDP/prot:646/IP:224.0.0.2）,建立TCP连接：由地址大的一方主动发起。(TCP/port:646),会话初始化：由Master发出初始化消息，并携带协商参数。,由slave检查参数能否接受，如果能则发送初始化消息，并携带协商参数。并随后发送keepalive消息。,master检查参数能否接受，如果能则发送keepalive消息。,相互收到keepalive消息，会话建立。,期间收到任何差错消息，均关闭会话，断开TCP连接,M,M,M,M,M,LDP会话过程,Page 42,LDP邻居状态机,Page 43,小结,在本课程中我们学习了MPLS协议的概念和原理，还学习了标签的转发和分配，最后简单学习了LDP标签分发协议。,小结,
